RU194032U1

RU194032U1 - Материал-модулятор для защиты биологических объектов

Info

Publication number: RU194032U1
Application number: RU2018136350U
Authority: RU
Inventors: Владимир Алексеевич Некрасов
Original assignee: Владимир Алексеевич Некрасов
Priority date: 2018-10-16
Filing date: 2018-10-16
Publication date: 2019-11-25

Abstract

Полезная модель относится к средствам защиты биологических объектов от воздействия внешних полей в приборах биологического и медицинского назначения для исследований, диагностики и лечения, в частности растворов биологических жидкостей при анализе их оптической активности, и может быть использована для повышения точности и эффективности при медико-биологических исследованиях, основой для которых служит исследование оптических свойств биологических жидкостей.Материал для защиты биологических объектов включает слои из диэлектрика, между которыми расположена электропроводящая сетка, образованная расположенными с линейным смещением относительно друг друга контурами окружностей и многоугольников, и которая выполнена из краски, содержащей электропроводящий наполнитель из порошка графита с размерами частиц 1-30 мкм, при этом отношение общего числа окружностей к общему числу многоугольников соответствует отношению для соседних чисел математического ряда Фибоначчи, которое в пределе стремится к числу Ф=1,618. Кроме того, устройство может быть выполнено с использованием двух типов геометрических фигур, образующих электропроводящую сетку, смещенных относительно друг друга как линейно, так и с поворотом на угол, выбираемый из ряда: 36°, 108° и 137°, а также и при использовании одного типа геометрических фигур (или окружностей, или многоугольников), при этом достигается такой же технический результат.Техническим результатом полезной модели является снижение воздействия внешних факторов в виде неконтролируемых электромагнитных излучений и полей на параметры биологических жидкостей (растворы крови, лимфы, спинномозговой жидкости, мочи и т.п.). 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к средствам защиты биологических объектов от воздействия внешних полей в приборах биологического и медицинского назначения для исследований, диагностики и лечения, в частности растворов биологических жидкостей при анализе их оптической активности.

Прототипом полезной модели является изобретение автора, известное по патенту РФ №2309494, H01Q 17/00, 2007. Это изобретение основано на известном явлении поглощения и трансформирования, внешних полей и излучений слоистым защитным материалом, в состав слоев которого входит упорядоченная сеточная структура. Задачей изобретения являлось создание материала, способного нейтрализовать неконтролируемое воздействие внешних факторов: электромагнитных излучений и полей различного происхождения на биологические объекты, в частности на параметры биологических жидкостей (растворы крови, лимфы, спинномозговой жидкости, мочи и т.п.).

Существует множество направлений в исследовании оптических свойств биологических сред с использованием спектрофотометров, поляриметров и т.п., основная область применения которых медико-биологические исследования, а также клиническая биохимия или молекулярная фармакология. Например, известно изобретение по патенту РФ №2336525 «Способ определения агрегации тромбоцитов в плазме крови и времени ее коагуляции» (G01N 33/49), 2008, в котором предложен оптический способ исследования, при котором через смесь тромбоцитов и плазмы крови пропускают параллельный пучок света, а затем измеряют параметры выделенного пучка света с целью точной оценки способности крови к коагуляции. Также известен способ определения концентрации лекарственного препарата в биологических средах человека при лечении онкологических больных (патент РФ №2297630, G01N 33/48, 2007), при котором производятся исследования оптических параметров биологической среды человека (периферическая кровь, кровь из воротной вены, моча и выдыхаемый воздух), взятой до и после сеанса терапии, для определения концентрации препарата, оставшегося в организме. Также, например, в изобретении «Метод исследования крови для диагностики рака и предракового состояния» (заявлено 16.04.1948 г. за N 388827 в Гостехнику СССР, опубликовано в «Бюллетене изобретений» №1 за 1959 г.) описывается способ, при котором диагностика онкозаболевания производится по показателю оптической активности крови, заключающийся в том, что показатель вращения плоскости поляризации сыворотки крови исследуемого человека сравнивается с показателем вращения у здорового человека. В способе, известном по патенту РФ №2107280 (G01N 21/19, 1998) жидкость, содержащую биологически активные вещества, смешивают с раствором полимера, чтобы в полученной смеси создавались физико-химические условия, обеспечивающие сохранение аномальных оптических свойств, т.е. наличия оптической активности, характерной для жидких кристаллов ДНК, и таким образом определяют точную концентрацию биологически активных веществ в биологической жидкости.

Известные способы основаны на высокой чувствительности оптических параметров растворов биологических жидкостей к изменениям внутренней структуры растворенных правовращающих и левовращающих оптически активных веществ, проявляющих естественную оптическую активность, т.е. не вызываемую наличием внешних полей. Так как на биологическую жидкость постоянно воздействуют различные внешние факторы в виде неконтролируемых постоянных и переменных, магнитных, электромагнитных или электростатических полей различного происхождения, а также электромагнитные излучения, характерные для конкретного места расположения исследуемого биологического объекта и средства измерения, то это приводит к появлению наведенной оптической активности, значительно искажающей результаты измерений, что затрудняет раннее выявление отклонения изменений параметров биологической жидкости от нормального и, следовательно, раннее выявление заболевания.

Настоящая полезная модель может быть использована для повышения точности и эффективности при медико-биологических исследованиях, основой для которых служит исследование оптических свойств биологических жидкостей.

Известны защитные материалы, поглощающие и трансформирующие электромагнитное излучение, в виде многослойных структур из слоев диэлектрика и проводника электрического тока, выполненного в виде электропроводящей сетки, при этом размер и форма ячеек электропроводящих сеток и их взаимное расположение в различных слоях могут быть различными и определяются частотой поглощаемого или трансформируемого электромагнитного излучения (ЕА (RU) 001272 B1, H01Q 17/00, F41H 3/02, 1999.02.19; DE 2601062 C1, H01Q 17/00, H01Q 15/00, 1976.11.25; US 3599210 C1, H01Q 17/00, 1971.08.10). Например, известен композиционный материал для поглощения электромагнитного излучения, представляющий множество расположенных рядом сфер, диаметр которых имеет величину порядка длины самой короткой волны излучения, которая должна быть поглощена [патент США №3721982, кл. H01Q 17/00, опубл. 1973 г.]. В этом материале каждая сфера, входящая в его состав, состоит из непроводящей и ненамагниченной сердцевины и оболочки из одного или нескольких слоев материала, реагирующего на излучение. Если слоев несколько, то они должны быть разделены защитными слоями. Сердцевина может быть выполнена из твердого или вспученного полистирола, фенолальдегида, полиэфирной эпоксидной смолы, природных или синтетических каучуков, поливинилхлорида, полиуретана со вспениванием или без него. Слои могут быть выполнены из сажи и/или графита, при этом концентрация графита 1-200 кг на м³ материала сфер. Также, известно изобретение, по которому защитная структура в виде электропроводящих сеток, размещенных одна над другой, разделена изолирующими (выполненными из диэлектрика) слоями (US 5003311 C1, H01Q 17/00, 1991.03.26).

По предлагаемому механизму действия защитного материала наиболее близким аналогом сегодня является изобретение, известное по патенту РФ №2430434 «Композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения» (G12B 17/02, В82В 1/00, H05K 9/00, 27.09.2011), которое также может быть использовано для защиты биологических объектов от патогенного влияния электромагнитных полей естественного и искусственного происхождения. Согласно данному изобретению, полимерная основа (изолирующий материал) для фиксации положения частиц порошка с нанокристаллической структурой выполняется в виде чередующихся между собой элементов структуры, расположенных под углом 90° друг к другу, а каждый из элементов выполнен в виде расположенных в параллельных рядах частиц вытянутой формы.

Недостатком такого технического решения является его дороговизна и сложность, а также отсутствие его действия на оптические показатели биологических жидкостей при использовании в качестве защитного экрана. Кроме того, недостатком также является и то, что сама технология создания такого композиционного материала не позволяет изготавливать его серийно с наименьшими трудовыми и материальными затратами, не обеспечивая тем самым технологичность такого устройства.

Техническим результатом полезной модели является снижение воздействия внешних факторов в виде неконтролируемых электромагнитных излучений и полей на параметры биологических жидкостей (растворы крови, лимфы, спинномозговой жидкости, мочи и т.п.), а также повышения эффективности защиты за счет усовершенствования технологической точности изготовления материала для защиты биологических объектов в сравнении с прототипом (ПИ РФ №2309494).

Заявленное устройство отличается от прототипа (патент на изобретение РФ №2309494, H01Q 17/00, 2007) тем, что оно представляет собой материал для защиты биологических объектов, включающий слои из диэлектрика, между которыми расположена электропроводящая сетка, образованная расположенными с горизонтальным и/или угловым смещением относительно друг друга контурами геометрических фигур: окружностей и многоугольников, выполненной из нанесенной на диэлектрические слои краски, содержащей 50-85 мас. % электропроводящего наполнителя из порошка графита и/или металла с размерами частиц 1-30 мкм, при этом электропроводящая сетка, образованная контурами окружностей и контурами многоугольников: треугольников и четырехугольников, выполнена с отношением общего числа окружностей к общему числу многоугольников в соответствии с соотношениями соседних чисел математического ряда Фибоначчи, который в пределе стремится к числу Ф=1,618, известному как золотое сечение, а технический результат достигается при использовании любого значения из этого ряда. Кроме того, число слоев диэлектрика составляет 2-50, толщина слоя составляет 100-300 мкм; толщина краски составляет 20-300 мкм; ширина контуров - полос нанесения краски составляет 20-300 мкм; горизонтальное смещение соседних окружностей и/или многоугольников составляет 35-700 мкм, также смещение может производиться на заданный угол, выбираемый из ряда: 36°, 108° и 137° (так называемых «золотых углов»); линейные размеры отдельных контуров фигур, образующих сетку составляют 1-25 мм; в качестве металла использован алюминий или цинк. Биологическими объектами являются биологические жидкости: растворы крови, лимфы, спинномозговой жидкости, слюны, мочи, содержащие правовращающие и левовращающие оптически активные вещества.

Кроме того, данный материал можно комбинировать таким образом, чтобы, экранируя биологическую среду от внешних полей, при необходимости модулировать внешние излучения и смещать показатели оптической активности среды в левую или правую сторону, увеличивая, таким образом, значение результирующей оптической активности исследуемой биологической среды.

Конструктивное решение защитного материала представлено на фиг. 1 и 2, где:

1 - слои диэлектрика;

2 - электропроводящая сетка, образованная окружностями;

3 - электропроводящая сетка, образованная контурами многоугольников.

4 - электропроводящие сетки, образованные контурами окружностей многоугольников.

Работоспособность защитного материала может быть проиллюстрирована следующими примерами.

Пример 1.

Способность защитного материала нейтрализовать неконтролируемое воздействие внешних факторов на биологические жидкости оценивалась по показателю оптической активности биологической жидкости - углу вращения плоскости поляризации

, который определяли при помощи лабораторного полуавтоматического поляриметра POLAX-2L, который предназначен для измерения угла вращения плоскости поляризации жидких и твердых оптически активных веществ (максимум пропускания на длине волны 589 нм, кювета длиной 100 мм, температура окружающей среды 20±2°С).

В качестве биологической жидкости использовался стандартный (изотонический) физиологический раствор, в котором растворяли сыворотку крови человека до получения 5% раствора. Измерения проводили при смене места расположения поляриметра с исследуемой жидкостью в кювете на расстояния от 500 м до 3,5 км от места излучения: передающей антенны телевизионной вышки.

Результаты, полученные в серии стандартных измерений, показали, что угол вращения плоскости поляризации

составил порядка -7±0,50° (знак «-» означает, что знак оптической активности левый, т.е. плоскость поляризованного света, проходящего через среду, поворачивается влево - против часовой стрелки). Такая цифра может свидетельствовать о высокой концентрации веществ с левым знаком оптической активности, а разброс значений свидетельствует о наличии наведенной оптической активности в биологической жидкости из-за воздействия внешних излучений или полей.

Материал для защиты биологических объектов использовался для экранирования кюветы. Защитный экран был изготовлен согласно схеме, представленной на фиг. 1, включал 5 слоев из диэлектрика (полимерная пленка) 100 мм * 100 мм, толщиной 100 мкм. На сторону каждого слоя из диэлектрика краской на основе масляного лака, содержащей не менее 85 мас. % электропроводящего наполнителя в виде порошка графита с размерами частиц 1-30 мкм, была нанесена электропроводящая сетка 2 в виде смещенных относительно друг друга геометрических фигур - окружностей диаметром 1-7 мм, толщиной контурной линии краски 25-50 мкм, шириной контурной линии краски 30-50 мкм при линейном смещении соседних фигур 70-90 мкм (размеры показаны условно, фиг. 2). Толщина экрана из данного материала составила 1-1,2 мм.

После размещения защитного экрана вокруг кюветы с сывороткой крови угол вращения плоскости поляризации

при прочих равных условиях измерений составил -5,5±0,05°, что свидетельствует о значительном уменьшении разброса результатов и изменении знака оптической активности раствора в меньшую сторону, следовательно, уменьшения влияния на биологический объект внешних факторов в виде электромагнитного излучения антенн телевизионной вышки. Кроме того, в сравнении с прототипом, угол вращения плоскости поляризации изменился и стабилизировался возле значения -5,5°, что является показателем того, что усовершенствованная технология изготовления материала для защиты биологических объектов может обеспечивать функцию модулирования с внешних воздействий с заданными параметрами поляризации. Применение такого защитного экрана позволяет повысить точность, например, при измерениях оптических показателей растворов крови с целью диагностики наличия и степени заболевания, в частности онкологического.

Пример 2.

Материал для защиты биологических объектов использовался в качестве модулятора внешних полей с целью проверки возможности защиты биологических сред от воздействия внешних излучений конкретного знака поляризации (левого или правого знака оптической активности). Результаты, как и в первом примере, оценивались по показателю оптической активности биологической жидкости - углу вращения плоскости поляризации

, который определяли при помощи лабораторного полуавтоматического поляриметра POLAX-2L (кювета длиной 100 мм, температура окружающей среды 20±2°С).

В качестве биологической жидкости использовался стандартный физиологический раствор (изотонический), в котором растворяли различные биологические жидкости (кровь, слюна, моча) до получения 5% растворов. Проводились предварительные измерения, высчитывался средний разброс значений, разных по величине оптической активности для различных растворов. Затем устанавливался материал для защиты биологических объектов таким образом, чтобы исключить влияние внешних излучений и полей на кювету с раствором.

Материал был изготовлен согласно схеме, представленной на фиг. 1, 2, включал 8 слоев из диэлектрика (полимерная пленка 100 мм * 100 мм, толщиной 100 мкм). На сторону каждого слоя из диэлектрика краской на основе масляного лака, содержащей не менее 85 мас. % электропроводящего наполнителя в виде порошка графита с размерами частиц 1-20 мкм, была нанесена электропроводящая сетка 2 в виде смещенных относительно друг друга контуров геометрических фигур: окружностей и многоугольников с линейными размерами 1-7 мм, толщиной контурной линии краски 25-50 мкм, шириной контурной линии краски 30-50 мкм при линейном смещении соседних фигур 70-90 мкм и дополнительном угловом смещении на угол равный 137° (размеры показаны условно, фиг. 2). Толщина экрана из данного материала составила 1-1,2 мм. При этом, в данном исполнении соотношение общего числа окружностей к общему числу многоугольников составляло 8:5. В серии опытов было подтверждено, что технический результат достигается при использовании и других значений, выражающих соотношение соседних членов математического ряда Фибоначчи, а именно: 3:2; 5:3; 13:8; 21:34 и 34:21 для линейного смещения геометрических фигур, а также при дополнительном повороте многоугольников на угол равный 36° или 108°.

Полученные после установки материала для защиты биологических объектов результаты измерений сравнивались с предварительно полученными данными. В итоге, все, полученные предварительно значения с различными растворами биологических жидкостей, сместились в сторону правой оптической активности на +1,5° ÷ +2,5°, разброс значении для каждой конкретной жидкости, также, при этом уменьшился в 3-5 раз. Что говорит о снижении внешнего неконтролируемого воздействия, а также о возможности контролировать знак оптической активности биологической среды при помощи материала-модулятора по заявленной полезной модели.

Данное свойство полезной модели может найти применение в качестве вспомогательного оборудования на станциях переливания крови. Показатель оптической активности биологических жидкостей в организме человека отражает важные особенности индивида, поэтому при переливании крови важно учитывать и это ее свойство, так как этот показатель для разных людей может численно варьироваться в достаточно широких пределах или просто быть противоположного знака (как левой оптической активности, так и правой).

Таким образом, материал для защиты биологических объектов по полезной модели позволяет обеспечить достижение технического результата полезной модели и может найти применение в приборостроении как средство защиты биологических объектов от воздействия внешних полей в приборах биологического и медицинского назначения для исследований, диагностики и лечения.

Claims

1. Устройство представляет собой материал для защиты биологических объектов, включающий слои из диэлектрика, между которыми расположена электропроводящая сетка, образованная расположенными с линейным смещением относительно друг друга контурами окружностей и многоугольников, выполненная из нанесенной на диэлектрические слои краски, содержащей 50-85 мас. % электропроводящего наполнителя из порошка графита с размерами частиц 1-30 мкм, и которая выполнена с отношением общего числа окружностей к общему числу многоугольников в соответствии с отношением для соседних чисел математического ряда Фибоначчи, которое в пределе стремится к числу Ф=1,618, при этом число слоев диэлектрика составляет 2-50, толщина слоя составляет 100-300 мкм, толщина краски составляет 20-300 мкм, ширина контуров - полос нанесения краски составляет 20-300 мкм, линейное смещение соседних окружностей и/или многоугольников составляет 35-700 мкм, линейные размеры отдельных контуров фигур, образующих сетку составляют 1-25 мм.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что электропроводящая сетка образована расположенными с линейным смещением относительно друг друга контурами окружностей или многоугольников.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что при линейном смещении производится и угловое смещение геометрических фигур на заданный угол, выбираемый из ряда: 36°, 108° и 137°.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве электропроводящего наполнителя используется порошок металла с размерами частиц 1-30 мкм, при этом в качестве металла использован алюминий.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве электропроводящего наполнителя используется порошок металла с размерами частиц 1-30 мкм, при этом в качестве металла использован цинк.